注意，汽轮机润滑油泵也有低电压穿越的问题！
宋俊峰，张郑磊，程 珊
国家电投集团河南电力有限公司开封发电分公司
［摘要］对某公司机组润滑油泵电动机接线设计中存在的问题进行分析，提出了经工程实践检验合格的解决办法，完善了该电动机接线回路，提高了设备抗电压波动能力。
0 引言
在火力发电厂中，机组润滑油系统用于在机组启停和正常运行期间给汽轮机提供润滑油和保安油，以保证机组润滑油系统的稳定运行。一旦润滑油系统故障停运，会造成机组润滑油压降低，存在酿成事故的可能。2016年，国内某集团公司就曾接连发生3起因润滑油泵电机接线问题造成烧瓦的事故。为此，该公司对机组润滑泵电动机接线进行调查分析和改进。[汽机监督]
1 现状调查
《防止电力生产重大事故的二十五项反措》(简称《二十五项反措》)第8.4.8项要求，交流润滑油泵的接触器应采取低电压延时释放措施，同时要保证自投装置动作可靠。
某公司1，2号机A，B小汽机主油泵、备用油泵电机，1，2号机交流启动润滑油泵、交流辅助润滑油泵电机共计12台低压电机电源均取自MCC段。MCC柜为双回路供电，2路电源独立，且互为联锁备用；控制回路采用220 V交流控制；电动机主回路交流接触器选用施耐德LC1系列。这种交流接触器的工作原理是：220 V交流线圈通过交流电流，使定铁芯被磁化，产生的电磁力克服弹簧的反作用力，将衔铁(动铁芯)吸合，使得接触器主、辅触点闭合，从而使主电路上的负载工作；当线圈断电或线圈外加电压太低时，在反作用弹簧的作用下，衔铁释放，主回路和辅助回路均断开。[汽机监督]
对1，2号机组12台润滑油泵电动机交流接触器动作电压和返回电压值进行校核，该型号接触器动作电压为160 V，返回电压为155 V，即该接触器动作电压为73 %额定控制电源电压，返回电压值为70 %额定控制电源电压。在GB 14048.4—2003《低压开关设备和控制设备低压机电式接触器和电动机启动器》中，对接触器的动作范围提出了明确要求：电磁式交流接触器，在其额定控制电源电压的85 %—110 %之间任何值应可靠地闭合，接触器释放和完全断开的极限值是其额定控制电源电压US的20 %—75 %。该公司所选用的接触器动作范围虽然满足国家标准要求，但最大返回电压值偏高。在供电系统400 V电压波动(因短路、大容量设备投运或退出运行造成供电电压闪变或者瞬时降低)情况下，当接触器220 V交流线圈所加载电压瞬间降低到150 V及以下时，接触器的电磁力将不足以抑制弹簧的反作用力，接触器主回路将断开，造成油泵停运，给主机润滑油系统安全运行带来隐患。由此可见，接触器电源电压波动过大和接触器选型存在问题。
同时，对主机交流辅助润滑油泵、小汽机油泵、交流启动润滑油泵的连锁自动回路逻辑进行排查，并与热控、机务专业人员进行交流，确认自动投入逻辑回路合理、可靠，联锁定值合适。[汽机监督]
2 对策制定
2.1 电动机控制回路改为直流控制
将润滑油泵电机控制回路由220 V交流控制改为110 V直流控制(类似于6 kV辅机和380 V PC段辅机控制系统)。改为直流控制后，可以完全避免交流电源的不稳定、晃电等因素；在交流电压波动期间，只要没有跳闸命令发出，当直流控制电源稳定时，交流接触器的110 V直流线圈将永远通电励磁， 接触器主、辅触头始终接通负载回路。
该方案的缺点是，由于润滑油泵电动机此类负载均接于MCC段，而MCC段没有直流电源，因此将电动机控制回路改为直流控制时，不仅要将接触器更换为线圈电压为110 V直流的接触器，还要由临近的PC段向MCC段单独引接直流电源，工作量和投资都比较大。考虑到工程量和现场实际情况，不采用该方案。[汽机监督]
2.2 电动机控制回路改为UPS控制
当市电中断时(异常时)，UPS可以在4—10 ms内或“零”中断时间内将蓄电池的电源通过逆变转换的方式向负载继续供电，使负载维持正常工作。如果控制回路改为UPS供电，就可以解决因电压波动对接触器动作造成的影响。
由于主机UPS柜安放位置距油泵电源较远，如果控制回路采用UPS供电，需要敷设较长距离控制电缆，工程量较大。对UPS柜实地调查后发现，主机2台UPS电源容量虽然能够满足各增加6台辅机控制回路的要求，但UPS馈线柜已没有备用间隔，因此不采用该方案。
2.3 控制回路增加自启动功能
在原电动机控制回路基础上，增加断电延时自启动回路，实现电动机的断电延时自启动功能。[汽机监督]
在接触器线圈C上并联1个时间继电器KT，当电网波动、电压降低时，供电回路断开，KT线圈失磁，但延时断开接点KT还将在一定时间内保持接通。由于电网波动时间很短，当系统恢复正常时，由于KT接点的接通，供电回路可继续接通。带有断电自启动功能的电动机控制回路接线如图1所示。
电动机远方(DCS)操作和就地操作均为点动操作，当操作人员正常停运设备，松开TA按钮后，若KT延时断开接点尚未打开，电动机会自动合闸。该接线方式不成熟，存在缺陷，故也不采纳。[汽机监督]
图1 带有断电自启动功能的电动机控制回路接线
2.4 更换抗电压波动能力强的接触器
通过查阅ABB、施耐德、西门子、正泰等接触器厂家的产品资料并与厂家技术人员交流，了解到ABB (AF)系列交流接触器具有宽电压线圈、动作电压值超低、抗电压波动能力强和在吸合状态下控制电压瞬间消失或跌落时不分断的特点。
电厂技术人员在常温冷态下，分别对ABB AF145-30-11和ABB AF95-30-11型交流接触器进行动作范围测定试验。测试结果：该2种型号接触器动作电压值为110 V，返回电压值为70 V；即当220 V电压瞬时跌落在121 V及以上时，均能够保证接触器可靠吸合。[汽机监督]
电厂技术人员通过SIS历史数据查询功能，对2014—2017年间1，2号机组400 V母线因系统电压振荡波动、大容量负荷投切等原因造成的供电电压波动值进行了数据查询。从查询结果可知：400 V母线电压最低值为314 V，相当于220 V控制电压低至181 V。从结果来看，虽然施耐德LC1接触器返回电压值低于181 V，但ABB (AF)接触器抗电压波动能力更强。
设备厂家出具的试验报告表明：ABB (AF)接触器具有在吸合状态下控制电压瞬间消失或跌落(＜20 ms)触头不分断的特点，可以保证MCC上级电源切换(串连切换)在小于20 ms过程内接触器不释放。
综上所述，决定将原施耐德LC1接触器更换为ABB (AF)接触器。
3 实施效果
利用1，2号机组备停期间，分别对2台机组共计12台油泵电机的原施耐德LC1接触器进行了更换。更换后的ABB (AF)交流接触器抗电压波动能力显著提高，返回电压值更低，更有利于润滑油泵设备的正常运行，且具有20 ms瞬间断电保护功能，满足了《二十五项反措》中关于防止汽轮机、燃气轮机轴瓦烧损事故中的相关规定，完全达到了预期目标。[汽机监督]
参考文献：
1 徐文果．辅机润滑油泵和冷却风机电动机接线改进[J]．四川电力技术，2002，25(4)：14-16.
2 苏建军．汽轮机交流润滑油泵控制回路改进[J]．湖南电力，2011，31(2)：60-62.
来源：《电力安全技术》 2019年第4期
原标题：汽轮机润滑油泵电动机接线回路改进
编辑：兰陵王